Chemie .... von Anfang an - die Kohlenwasserstoffe und ihre Verbindungen

Welche Gemeinsamkeit stellt man fest, wenn man folgende Stoffe verbrennt: Propangas ("Campinggas"), Benzin, Heizöl, Butangas ?

Es entsteht ausschließlich Kohlendioxidgas und Wasser

Welche Gemeinsamkeit stellt man fest, wenn man folgende Stoffe verbrennt: Propangas ("Campinggas"), Benzin, Heizöl, Butangas ?

Es entsteht ausschließlich Kohlendioxidgas und Wasser

Wie kann man das Vorhandensein von Kohlendioxidgas nachweisen?

Kommt Kohlendioxidgas CO₂ in Kontakt mit klarem Kalkwasser, so wird dieses weiß und trüb.

Aus welchen Elementen müssen Verbindungen bestehen, die beim Verbrennen an der Luft (also in Kontakt mit Luftsauerstoff) ausschließlich Wasser und Kohlendioxid ergeben?

Diese Verbindungen bestehen dann nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff

Verbindungen, die nur aus C und H bestehen, nennt man Kohlenwasserstoffe

Was ist der einfachste Kohlenwasserstoff ?

Methan CH₄

Methan ist auch im Biogas enthalten.

Wie entsteht Biogas?

Durch Bakterien, die beim Fehlen von Luftsauerstoff pflanzliche und tierische Stoffe im "Mist" zersetzen

Wie muss man sich ein Methanmolekül räumlich vorstellen?

Begrünung dafür?

    Die Elektronenpaare haben bei dieser räumlichen Form den größtmöglichen Abstand zueinander. Sie stoßen sich ja auch ab, da sie die gleiche Ladung haben

Wie nennt man die besonderer räumliche Form des Methanmoleküls?

Man nennt diese Form "Tetraeder".

Die H-Atome sitzen an den Ecken dieses Tetraeders un das Kohlenstoffatom im Zentrum

Methan wird verbrannt. Wie lautet die Reaktionsgleichung dieser chemischen Reaktion?

Erste Überlegung: Methan reagiert mit Sauerstoff.
CH₄ +  O  ergibt   CO₂ und H₂0
Zweite Überlegung: Wenn 4 H vorhanden sind, müssen 2 Wassermoleküle entstehen. Insgesamt braucht man dann aber vier Sauerstoffatome
CH₄ + 4 O  ergibt  CO₂ und 2 H₂O
Dritte Überlegung: Eigentlich reagieren keine einzelnen Sauerstoffatome,sondern Sauerstoffmoleküle. 4 O sind zwei Sauerstoffmoleküle

CH₄ + 2 O₂  -->  CO₂ + 2 H₂O

Welche Molekülmasse hat Methan?

CH₄ 

1 C  = 1 mal 12 u = 12 u
4 H  = 4 mal 1 u  = 4 u

Zusammen sind das 16 u

Ein Mol Methan ist dann 16 g Methan

Wie viel Kohlendioxid entstehen, wenn man 320 g Methan verbrennt?

CH₄ + 2 O₂  -->  CO₂ + 2 H₂O

Ein Mol Methan (16 g) reagiert mit 2 Mol Sauerstoff (2 * 32 g = 64 g) zu einem Mol Kohlendioxid (44 g) und
zwei Mol Wasser ( 36 g)

16 g Methan reagieren zu 44 g Kohlendioxid
  1 g Methan reagiert zu 44 : 16 = 2,75 g Kohlendioxid
320 g Methan reagiert zu 2,75 * 320 = 880 g Kohlendioxid

Methan ist der einfachste Vertreter der "Alkane". Was ist das Kennzeichen dieser Gruppe von Kohlenwasserstoffen?

Ausschließlich Einfachbindungen

Allgemeine Summenformel der Alkane?

C_nH_2n+2

_{n = Anzahl der Kohlenstoffatome.} 

Beispiel: Anzahl der Kohlenstoffatome = 6
Anzahl der Wasserstoffatome = 2*6 +2 = 14
Summenformel: C₆H₁₄  Name  "Hexan"

Wie heißen die Alkane von einem C-Atom bis zu 10 C-Atomen?

Methan CH₄      Ethan C₂H₆       Propan C₃H₈

Butan C₄H₁₀     Pentan C₅H₁₂    Hexan  C₆H₁₄

Heptan C₇H₁₆    Octan  C8H₁₈    Nonan  C₉H₂₀

Decan  C₁₀H₂₂

Welche Möglichkeiten gibt es, dass zwei Kohlenstoffatome gemeinsame Elektronenpaare bilden?

Ein Elektronenpaar zwischen zwei C-Atomen (ein Elektron von dem einen Atom + ein Elektron von dem anderen) = Einfachbindung
Zwei Elektronenpaare zwischen zwei C-Atomen (zwei Elektronen von dem einen Atom + zwei Elektronen von dem anderen) = Doppelbindung
Drei Elektronenpaare zwischen zwei C-Atomen (drei Elektronen von dem einen Atom + drei Elektronen von dem anderen) = Dreifachbindung

Wenn die anderen Elektronen der C-Atome dann noch gemeinsame Elektronenpaare mit Wasserstoffatome bilden, dann haben wir drei Gruppen von Kohlenwasserstoffen: Solche mit Einfachbindung, solche mit einer Doppelbindung, solche mit einer Dreifachbindung
 

Strukturformel (Formel, die den Bau des Moleküls zeigt) des einfachsten Kohlenwasserstoffs mit Doppelbindung?

Das ist Ethen

Ethen ist ein Gas, es riecht etwas süßlich, ist farblos und brennbar

Welche allgemeine Summenformel haben Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindung?

Wie heißen diese Stoffe allgemein?

C_nH_2n

Beispiel:  Anzahl der C-Atome = 4
Anzahl der Wasserstoffatome = 2*4 = 8
Summenformel: C₄H₈    Name:  Buten

Welche allgemeine Summenformel haben Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindung?

Wie heißen diese Stoffe allgemein?

C_nH_2n

Beispiel:  Anzahl der C-Atome = 4
Anzahl der Wasserstoffatome = 2*4 = 8
Summenformel: C₄H₈    Name:  Buten

Allgemeine Bezeichnung "Alkene"

Reihe der Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindung "Alkene" von  zwei bis zu zehn C-Atomen?

C₂H₄ Ethen   C₃H₆  Propen   C₄H₈ Buten

C₅H₁₀  Penten   C₆H₁₂  Hexen   C₇H₁₄ Hepten 

C₈H₁₆ Octen   C₉H₁₈ Nonen   C₁₀H₂₀  Decen

Was ist der einfachste Kohlenwasserstoff mit Dreifachbindung?

     Ethin

Ethin  (früher auch Acetylen genannt) ist ein Gas mit einem besonderen Geruch (ähnlich wie Knoblauch), es ist brennbar, dabei rußt die Flamme ziemlich stark. Mit Sauerstoff gemischt ist es explosiv.

Verwendung: Zum Schweißen